RÉSEAUX INDUSTRIELS DE COMMUNICATION

Les réseaux industriels numériques de communication sont désormais incontournables dans le monde de l'automatisme pour bien exploiter une installation. Ils apportent une grande souplesse aux systèmes de contrôle / commande, ils diminuent les coûts de câblage, ils offrent des possibilités nouvelles pour le contrôle et la supervision des installations, tant pour les équipes d'exploitation que de maintenance, de production ou de gestion.

Les applications automatisées recouvrent des domaines multiples et variés dans des contextes tout aussi divers, avec des contraintes et des exigences qui leur sont propres. Par conséquent, tout à la fois pour des raisons historiques, économiques et technologiques, l'offre de solutions en réseaux industriels de communication est pléthorique.

Certaines solutions de réseaux sont devenues des standards de facto et continuent à évoluer, d'autres répondent à des marchés de niche, d'autres encore émanent de constructeurs qui cherchent à imposer leurs solutions. Un certain nombre d'autres solutions de réseaux industriels de communication qui n'ont pas su ou pas pu évoluer ni se déployer sont devenues anecdotiques ou ont tout bonnement et tout simplement disparu. Quant aux nouvelles technologies de communication, elles incitent les constructeurs d'équipement d'automatisme à proposer de nouvelles solutions, plus performantes, plus économiques, ou plus ouvertes, ce qui amène les utilisateurs à envisager des applications nouvelles que leur permettent ces nouvelles techniques.

Ce dossier vous propose une sélection de ressources sur les réseaux et les techniques de communication en général ( les concepts, les protocoles, les technologies, les topologies, les architectures et leurs différentes implémentations ). Il vous propose également une sélection d'informations techniques, de didacticiels, de spécifications et de présentations sur la technologie des réseaux industriels de communication le plus souvent rencontrés dans des applications d'automatisme, tels que les réseaux Ethernet industriel, les bus de terrain ou les réseaux de capteurs actionneurs pour n'en citer que quelques uns.

Cette introduction aux réseaux et aux réseaux industriels de communication liste tout un ensemble de ressources vers des didacticiels et des tutoriels, des cours, des articles, des portails et des forums. Ils vous présentent les connaissances et les principes de base sur les techniques de transmission de données et de communication, les différents standards et les différentes technologies mises en œuvre.

• Introduction aux réseaux.

  Tutoriels, cours, définitions sur : les réseaux locaux, les transmissions de données, les télécommunications, les architectures et le modèle OSI, des forums, des listes de standards.

• Introduction aux réseaux industriels.

  Ensemble de cours et de ressources sur les technologies mises en œuvre dans les bus de terrains, les réseaux locaux et les réseaux industriels de transfert de données.

Certains protocoles de communication ne dépendent pas d'un support ou d'une technologie réseau particuliers. Ces protocoles servent d'interfaces d'échanges de données, indépendamment du matériel. Ils peuvent être encapsulés dans les protocoles utilisés de base dans les infrastructures qu'ils utilisent et peuvent employer des infrastructures très variées pour véhiculer des données d'un endroit à un autre.

• OPC - Plateforme de communication ouverte.

  Présentations techniques, descriptions de l'architecture, centres de ressources.

• DNP 3 - Protocole de réseau distribué.

  Spécifications, tutoriels/présentations techniques, exemples d'application.

Les technologies Ethernet occupent une place de plus en plus importante dans les applications de communication industrielle, grâce à sa popularité et à son faible coût d'une part, et à ses caractéristiques d'autre part. Des solutions Ethernet dédiées au monde de l'automatisation industrielle sont venues enrichir les spécifications Ethernet de base pour répondre à certaines contraintes et certaines particularités.

• Principes de base.

  Généralités, ressources pédagogiques, standards, protocoles et trames.

• Ethernet industriel.

  Les bus de terrain IP, la standardisation.

• Temps réel et déterminisme.

  Principes de synchronisation, l'ISO 1588, perspectives industrielles.

• Fast Ethernet.

  Connaissances fondamentales et tutoriels techniques.

• Gigabit Ethernet / 10 Gigabits Ethernet.

  Présentations techniques, synthèses, ressources pédagogiques.

• Outils logiciels d'analyse et de tests libres et open source.

  Analyseurs de trafic et analyseurs de protocoles.

Ces bus de données sont des réseaux qui permettent de communiquer avec les équipements de terrain, c'est à dire avec les capteurs et avec les actionneurs tout ou rien ou analogiques, mais aussi avec les automates programmables, les terminaux opérateurs ou les applications de supervision de procédé.

• ArcNet.

  Réseau local à jeton.

• BitBus - IEEE 1118.

  Réseau local ouvert non propriétaire.

• CC-link.

  Bus de contrôle et de communication.

• CIP.

  Protocole industriel d'ordre général.

• Ethernet IP.

  Protocole Ethernet industriel.

• Fieldbus.

  « Bus de terrain ».

• FIP

  Protocole d'instrumentation industrielle.

• Modbus.

  Protocole de communication industrielle standard.

• Profibus.

  Réseau local propriétaire.

• Profinet.

  Profibus sur Ethernet.

• SafetyBUS.

  Bus de sûreté.

Ces systèmes de communication constituent des réseaux rapides et spécialisés qui offrent des caractéristiques « temps réel » et parfois déterministes pour les applications exigeant des temps de réponses très courts, les applications de contrôle d'axes et de robotique en particulier. Les protocoles qu'ils emploient proposent la plupart du temps une interface standardisée et spécialisée pour échanger les données.

• CAN bus.

  Réseau de systèmes programmables.

• ControlNet.

  Réseau déterministe temps réel.

• Drivecom.

  Interface de communication ( variateurs de fréquence ).

• Ethercat.

  Protocole Ethernet pour le contrôle automatisé.

• MACRO.

  Protocole temps réel pour réseau de contrôleurs multi-axes.

• Mechatrolink.

  Bus de terrain pour le contrôle d'axes.

• Powerlink.

  Protocole Ethernet déterministe et temps réel.

• Profidrive.

  Profinet pour les variateurs de fréquence.

• SERCOS.

  Protocole temps réel ( réseaux de variateurs ).

• SynqNet.

  Réseau Fast-Ethernet pour les intégrateurs ( OEM ).

Ces technologies d'échange de données répondent à des besoins particuliers pour communiquer avec des instruments et des capteurs de mesure. Ils permettent entre autres choses de paramétrer et d'étalonner des équipements facilement et à distance, et aussi d'en établir le diagnostic.

• DIN-Meßbus.

  Bus de mesures maître/esclave.

• GPIB - IEEE 488.

  Bus d'instrumentation digitale.

• HART.

  Protocole de communication avec des capteurs distants.

• LXI.

  Réseau d'instrumentation numérique.

• M-bus.

  Réseau d'équipements programmables ( énergie ).

• Modem HART.

  Interface de communication avec des capteurs distants.

• Profibus-PA.

  Profibus pour l'automatisation de procédé.

Un « port virtuel » est un programme ou un pilote logiciel qui émule un port COM série et qui redirige les données transmises vers un terminal utilisant une technologie de communication différente. Cette technique est très utile lorsqu'un logiciel ne peut communiquer qu'en RS232 avec un autre équipement, et que la distance entre les deux équipements est importante par exemple. Dans ce cas, l'installation de « ports virtuels sur IP » permettra une communication distante et stable entre les deux équipements.

• Définition.

  De quoi s'agit t'il ? À quelles conditions peut on utiliser cette technique ?

• Principe de fonctionnement.

  Architecture de synthèse d'une liaison série virtuelle basée sur Ethernet.

• Port virtuel client

  Configuration et fonctionnement d'un port client sur Ethernet.

• Serveur de port virtuel.

  Configuration et fonctionnement d'un serveur de ports sur un réseau IP.

• Pilotes logiciels de ports virtuels clients pour les systèmes MS windows.

  Liste de quelques pilotes logiciels disponibles gratuitement.

• Contrôle des ports virtuels clients sous les systèmes Linux.

  Présentation d'une solution puissante, libre et open source.

• Ports virtuels associés à une machine virtuelle.

  Utilisation d'un port virtuel client dans un ordinateur virtuel.

Ces réseaux spécialisés dans l'acquisition et le transfert d'images répondent à deux contraintes importantes imposées par les applications de traitement d'images et les systèmes de vision industrielle, à savoir un flux de données important tout en garantissant un temps de transfert minimal.

• Cameralink.

  Spécification matérielle d'acquisition d'images numériques.

• DCAM - IEEE 1394.

  Protocole de transfert de données vidéo-numérique.

• GiGe Vision.

  Système standard de haute performance pour le transfert d'images en réseau.

Ces réseaux de terrain opèrent au plus bas niveau d'une installation automatisée et permettent de communiquer avec les capteurs et les actionneurs ( et en particulier avec les instruments qui fonctionnent en tout ou rien ) tout en réduisant drastiquement les coûts de câblage. Certains de ces réseaux et de ces protocoles offrent la possibilité de gérer des capteurs et des actionneurs « intelligents » en proposant notamment des fonctions de réglages et de diagnostic ( à l'instar du réseau IO-link par exemple ).

• AS-I.

  Interface de capteurs et d'actionneurs.

• DeviceNet.

  Dialogues avec des appareils de terrain.

• Interbus.

  Bus de capteurs et d'actionneurs.

• IO-link.

  Interface de communication standard de bas niveau.

• P-Net ( IEC 61158 ).

  Bus de terrain pour les données de procédé.

• Profibus-DP.

  Réseau Profibus d'équipements répartis.

• Profinet-IO.

  Réseau Profinet d'entrées / sorties.

Certaines applications d'automatisation industrielle bénéficient de l'évolution des technologies de communication sans fil et mobiles, en particulier pour superviser des équipements distants, difficilement accessibles ou installés dans des environnements dangereux.

Les technologies de transmission par ondes radio et la technologie WiFi semblent les technologies de communication les plus populaires pour des applications industrielles de transmission de données sans fils. La technologie des courants porteurs quant à elle, utilise les réseaux de distribution d'énergie électrique existants pour véhiculer des données, ce qui peut être intéressant en terme d'économie, mais aussi en terme d'applications quand il s'agit de dialoguer avec un grand nombre d'équipements très dispersés.

• Transmissions radio.

  Initiation et introduction à ces technologies.

• Courants porteurs.

  Définitions, tutoriels, présentation d'une application concrète.

• Technologies Wifi.

  Avantages, inconvénients, ressources pédagogiques.

• Outils logiciels.

  Programmes de détection, d'analyse et de supervision, libres et open source.

• Réseaux sans fil non industriels.

  Bluetooth, BLR, Li-Fi, IR, WiMax, Wusb, ZigBee.

• Associations de constructeurs.

  Liste de quelques organisations spécialisées.

Des réseaux ou des technologies de communication grand public qui sont parfois employés en réponse à différents besoins d'applications industrielles.

• USB.

  Bus série universel.